DE2940674A1

DE2940674A1 - PRESSURE MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2940674A1
Application number: DE19792940674
Authority: DE
Inventors: Robert L Nelson
Original assignee: Tracor Inc
Current assignee: Tracor Inc
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1979-10-08
Publication date: 1980-05-22
Also published as: GB2034050B; SE7909256L; FR2441158B3; JPS5565126A; IT1120870B; GB2034050A; US4192191A; IT7950769A0; FR2441158A1

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNERGLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

TBACOR, INC., 65ΟΟ Tracor Lane, Austin Texas,TBACOR, INC., 65ΟΟ Tracor Lane, Austin Texas,

79721, Vereinigte ritqaten v. Amerika79721, United ritqaten v. America

üruckmeßfühlerpressure sensor

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

ZUGELASSENE VEHIHhIbH BBM EUROPÄISCHEN PATENTAMTAPPROVED VEHIHhIbH BBM EUROPEAN PATENT OFFICE KLAUS DELFSKLAUS DELFS

DIPL-ING.DIPL-ING.

ULHCH MENGDEHLULHCH MENGDEHL DIPL-CHEM. DR. RER NATDIPL-CHEM. DR. RER NAT HEINRICH NEBUHRHEINRICH NEBUHR DIPL- PHYS. DR. PHL HABILDIPL- PHYS. DR. PHL HABIL

RICHARD GLAWE DR-ING.RICHARD GLAWE DR-ING.

WALTER MOLL DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. OFF. BEST. DOLMETSCHERWALTER MOLL DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. OFF. BEST. INTERPRETER

8000 MÜNCHEN 26 POSTFACH 37 UEBHERRSTR. 20 TEL (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05 SPEZ8000 MUNICH 26 PO Box 37 UEBHERRSTR. 20th TEL (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05 SPEC

2000 HAMBURG 13 POSTFACH 25 70 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL (040) 410 20 08 TELEX 2129 21SPEZ2000 HAMBURG 13 POST BOX 25 70 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL (040) 410 20 08 TELEX 2129 21SPEC

MÜNCHENMUNICH

A 08A 08

Dc Schreibung Dc spelling

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler oder Sensor für den Druck eines Fluids und die Erzeugung eines elektrischen Meßwertes des Fluiddruckes.The invention relates to a measuring probe or sensor for the pressure of a fluid and the generation of an electrical one Measured value of the fluid pressure.

Der Ausdruck Fluiddruck bezieht sich sowohl auf Gasdruck 5 als auch auf Flüssigkeitsdruck.The term fluid pressure refers to both gas pressure and liquid pressure.

Bekannte Fluiddruck-Meßfühler bezogen sich üblicherweise auf das Ma3 der Verrückung eines Bauteils zu einem anderen Bauteil, erzeugt durch das probeweise angelegte flüssige oder gasförmige Medium. Beispielsweise wird unter Druck stehendes Medium einer Kammer <au-Known fluid pressure sensors are commonly related to the degree of displacement of a component to another component, generated by the liquid or gaseous medium applied on a trial basis. For example, the pressurized medium of a chamber is

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BANK: DRESDNER BANK. HAMBURG, 4 030 448 (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 1476 07- 200 (BLZ 200 100 20) - TELEGRAMM: SPECHTZIESBANK: DRESDNER BANK. HAMBURG, 4 030 448 (BLZ 200 800 00) POST CHECK: HAMBURG 1476 07-200 (BLZ 200 100 20) - TELEGRAM: SPECHTZIES

geführt, deren eine Wand mit einer Membran versehen 1st, deren Außenseite den Bedingungen des TJmgebungsdruckes unterliegt. Mit der Membran ist üblicherweise der Schleifkontakt eines Potentiometers verbunden. Die Bewegung der Membran und damit des von der Membran getragenen Schleifkontaktes verändert dabei die elektrischen Widerstandseigenschaften einer, daβ Potentiometer umfassenden Schaltung. Diese Veränderung kann sich in einer Spannungeänderung niederschlagen, die ihrerseits ein Meßgerät antreibt. Alternativ kann die Analogspannung in Digitalform umgewandelt werden, um in einer Digitalregelung od.dgl. verarbeitet werden zu können.one wall of which is provided with a membrane, the outside of which is subject to the conditions of the ambient pressure subject. The sliding contact of a potentiometer is usually connected to the membrane. The movement of the The membrane and thus the sliding contact carried by the membrane changes the electrical resistance properties of a circuit comprising the potentiometer. This change can be reflected in a change in voltage, which in turn drives a measuring device. Alternatively the analog voltage can be converted into digital form to or the like in a digital control. to be processed can.

Anstatt daß die Membran ein bewegbares Teil eines Widerstandes trägt, kann sie auch gemäß dem Stand der Technik dieInstead of the membrane carrying a movable part of a resistor, it can also according to the prior art Platte eines Kondensators tragen. Die Bewegung der Membran bewegt dann die Platte näher auf eine stationäre Kondensatorplatte zu oder weiter von ihr weg, wodurch eine Veränderung der Kapazität bewirkt wird. Diese Kapazitätsveränderung kann ähnlich wie die oben beschriebene Widerstandeveränderung gemessenWear plate of a capacitor. The movement of the diaphragm then moves the plate closer to or further away from a stationary capacitor plate, thereby changing the Capacity is effected. This change in capacitance can be measured similarly to the change in resistance described above oder verwendet werden.or used.

Bei bekannten Druckmeßfühlern wurde auch das magnetische Ansprechen eines Elektromagneten, bewirkt durch die Bewegung eines, von einer Membran aufgenommenen, beweglichen Kerns, derIn known pressure sensors, the magnetic response of an electromagnet was also caused by the movement a movable core received by a membrane, the

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mit einer Spule zusammenwirkt, verwendet.cooperates with a coil, used.

Die Membranbewegung erfolgt nicht linear mit der Druckveränderung, da der Außenabstand von einem Ruhe-Ausgangspunkt wächst, je steifer die Membran wird. Darüber hinaus bewegt sich die gesamte Membran normalerweise nicht gleichförmig nach außen, da sie an ihrem Umfang festgehalten ist, wodurch die Ansprechlinearität weiter verschlechtert wird. Bei den bekannten Meßaufnehmern mit bewegbaren Widerstands-, Kondensator- oder magnetischen Elementen wurde eine derartige Nichtlinearität entweder nicht beachtet oder kompensiert.The membrane movement is not linear with the change in pressure, since the marginal distance from a starting point of rest increases the stiffer the membrane becomes. In addition, moves the entire diaphragm normally does not move outwards uniformly because it is held by its periphery, which causes the Response linearity is further deteriorated. In the known sensors with movable resistance, capacitor or magnetic elements, such a non-linearity was either ignored or compensated for.

Es ist auch offensichtlich, daß jedes der oben beschriebenen Elemente, die von den bekannten druckempfindlichen Membranen getragen wurden, in irgendeiner Form sperrig Bind und dadurch die Ansprechgeschwindigkeit auf Druckveränderungen und sogar die An-Sprechempfindlichkeit aufgrund der Trägheit verringern.It is also evident that each of the elements described above are carried by the known pressure sensitive diaphragms became bulky in some way and thus the speed of response to pressure changes and even the sensitivity to speech decrease due to inertia.

Eine in Verbindung mit einer, der oben beschriebenen mechanischen Meßfühleranordnungen häufig verwendete elektrische Schaltung umfaßt einen abgestimmten Schaltkreis. Die an der Membran befestigten, bewegbaren Elemente verändern die Frequenz dee Auegangssignals. Um diese Frequenzveränderung in einem allgemein üblichen Meßgerät verwenden zu können,ist es notwendig einen Frequenz-Spannungs-Umwandler und in einigen Fällen zusätzlichAn electrical commonly used in conjunction with one of the mechanical probe assemblies described above Circuit includes a tuned circuit. The movable elements attached to the membrane change the frequency of the output signal. In order to be able to use this frequency change in a commonly used measuring device, it is necessary to have one Frequency-to-voltage converters and in some cases additionally

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einen Analog-Digitalspannungsumwandler für den Betrieb in Verbindung mit einem Computer zu verwenden.an analog-to-digital voltage converter for operation to be used in conjunction with a computer.

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Fluiddruck-Meßfühler zu schaffen, bei dem die Messung dea Druckes unabhängig von der Größe oder Linearität der Membranbewegung erfolgt.It is therefore an object of the present invention to provide an improved fluid pressure sensor where the pressure is measured independently of the size or linearity of the diaphragm movement.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Fluiddruck-Meßfühler zu schaffen, der ein digitales Ausgangssignal für Meß- oder Verwendungszwecke erzeugt, ohne daß weder bei Frequenzänderung noch bei einer Analogspannungsveränderung eine Umwandlung erfolgen muß.Another object of the present invention is to provide an improved fluid pressure sensor which has a digital output signal generated for measurement or application purposes, without either a change in frequency or a Analog voltage change a conversion must take place.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Fluiddruck-Meßfühler zu schaffen, der eine steife Membran mit geringstmöglicher Masse aufweist, die nur einen elektrischen Kontakt und keine anderen elektrischen oder magnetischen Teile trägt, wodurch Festigkeit und schnelles Ansprechen erzielt werden und die Anforderungen an die Membran bezüglich elektrischer und magnetischer Linearität eliminiert sind.Another object of the present invention is to provide an improved fluid pressure sensor that includes a has a stiff membrane with the lowest possible mass, which has only one electrical contact and no other electrical or magnetic parts, whereby strength and quick response are achieved and the demands on the membrane with respect to electrical and magnetic linearity are eliminated.

Die Druckmeßfühle»- und Meßeinrichtung besteht aus einer Kammer, mit einer atmenden, aber steifen, elektrischThe pressure sensor and measuring device consists of one Chamber, with a breathing, but stiff, electric

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leitenden Membran aus magnetischem Material, die einen elektrischen Kontakt trägt. Innerhalb der Kammer ist eine magnetische Spule so angeordnet, daß sie den Membrankontakt immer dann gegen einen ortsfesten Kontakt, zurück in eine Huheposition anzieht, wenn gemessener Druck ein Öffnen des Kontaktes bewirkt hat.conductive membrane made of magnetic material that carries an electrical contact. Inside the chamber is one magnetic coil arranged so that it always then back into the membrane contact against a fixed contact picks up a resting position when the measured pressure has caused the contact to open.

Der Eingang eines Flip-Flops vom D-Typ ist über die Membran und den ortsfesten Kontakt mit einer Niederspannung oder der Erde verbunden. Der Ausgang des Flip-Flops ist über einen sättigenden Trennverstärker mit der Spulenwicklung verbunden. Wenn die Kontakte geschlossen sind, wird die Spule nicht gespeist. Das Öffnen der Kontakte aufgrund des inneren Flüseigkeitsdruckes in der Kammer bewirkt, daß an das Flip-Flop eine hohe Spannung (logisch eine) angelegt wird. Das Flip-Flop wird in regelmäßigen Abständen durch Stroboskop- oder Zeitmeßimpulse mit Hochfrequenz eingestellt. Wenn die Kontakte geschlossen sind, ist am Flip-Flop ein niedriges (logisch Null) Ausgangssignal. Dieses wird durch ein Steuergerät oder eine ähnliche Verwendungeeinrichtung oder Schaltkreise detektiert. Wenn das Ausgangssignal hoch ist (logisch 1) wird die Spulenwicklung gespeist, um die Kontakte zu schließen. Dieses Ausgangssignal wird ebenfalls durch die Verwendungseinrichtung oder den Schaltkreis detektiert.The input of a D-type flip-flop is through the membrane and the fixed contact with a low voltage or connected to the earth. The output of the flip-flop is connected to the coil winding via a saturating isolation amplifier. When the contacts are closed, the coil is not energized. The opening of the contacts due to the inner Liquid pressure in the chamber causes the flip-flop a high voltage (logical one) is applied. The flip-flop is activated at regular intervals by strobe lights or timing pulses set with high frequency. When the contacts are closed, there is a low on the flip-flop (logic zero) output signal. This is done by a control unit or similar utilizing device or circuitry is detected. When the output signal is high (logic 1) the coil winding is fed to close the contacts. This output signal is also used by the utilization device or the circuit is detected.

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Immer wenn eine Speisung erfolgt, wird sie nur während einem Bruchteil der Zeitintervalle zwischen den Zeitmeßimpulsen angelegt. In der restlichen Zeit erfolgt keine Stromspeisung. Der Arbeitszyklus der Zeit, in der gespeist wird in Bezug zur Gesamtzeit ergibt ein Maß für den aufgenommenen Druck.Whenever a feed occurs, it is only during a fraction of the time intervals between the timing pulses created. There is no power supply for the rest of the time. The duty cycle of the time that is fed in relation to the total time gives a measure of the pressure recorded.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der folgenden Figur beschrieben, in der die mechanischen Bauteile eines Druckmeßfühlers teilweise im Schnitt und ein vereinfachtes Blockschaltbild mit den elektrischen Bauteilen dargestellt sind.A preferred embodiment of the present invention is described with reference to the following figure, in which the mechanical Components of a pressure sensor partially in section and a simplified block diagram with the electrical components are shown.

In der Figur ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Druckmeßfühlers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. In einem Stahlkörper 12 befindet sich ein Zylinder oder eine Kammer 10 mit einer kleinen Öffnung 14 für die Zufuhr dee aufzunehmenden und zu messenden Fluiddruckes. Zweckmäßigerweise ist der Körper 12 zu einem, die Öffnung 14 umgebenden Ansatz 16 geformt, um einen Schlauchanschluß zum Anlegen eines unter Druck stehenden Gases aufnehmen zu können. Die Außenfläche des Ansatzes 16 kann zusätzlich mit Rillen versehen oder anderweitig behandelt sein, um eine sichere Befestigung für den Schlauch zu erzielen und damit ein versehentliches oder zufälliges Entfernen des Schlauches zu verhindern.In the figure, a preferred embodiment is one Pressure sensor according to the present invention shown. In a steel body 12 there is a cylinder or a Chamber 10 with a small opening 14 for the supply of dee to be received and the fluid pressure to be measured. Appropriately the body 12 becomes a projection 16 surrounding the opening 14 shaped to accommodate a hose connection for applying a pressurized gas. The outer surface of the approach 16 can additionally be grooved or otherwise treated in order to achieve a secure attachment for the hose and thus to prevent accidental or accidental removal of the hose.

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Eine Seitenwand der Kammer 10 iet aus federndem, magnetischem Stahl oder einem anderen geeigneten magnetischen und elektrisch leitfähigen Material hergestellt um eine Membran 18 zu bilden. Ein Kontakt 20, der mittig an der Membran angeordnet sein kann, weist nach innen um einen ortsfesten Kontakt 22 kontaktieren zu können. Der ortsfeste Kontakt 22 ist in der gegenüberliegenden Wand 21 des Körpers 12 durch einen federnden, isolierenden Halter 24 aufgenommen. Ein derartiger Halter ist üblicherweise aus Nylon hergestellt. Ein durch den Halter führender Leiter 26 verbindet den Kontakt 22 mit einer außerhalb der Kammer liegenden Klemme 28.A side wall of the chamber 10 is made of resilient, magnetic steel or any other suitable magnetic and electrically conductive material to form a membrane 18. A contact 20, which can be arranged centrally on the membrane, points inward to be able to contact a stationary contact 22. The stationary contact 22 is in the opposite wall 21 of the body 12 by a resilient, insulating holder 24 recorded. Such a holder is usually made of nylon. A conductor 26 passing through the holder connects the contact 22 to a terminal 28 located outside the chamber.

Den isolierenden Halter 24 umgibt ein magnetischer Kern 50 und stellt einen Polschuh dar,dessen Ende 52 in der Nähe und ImThe insulating holder 24 is surrounded by a magnetic core 50 and is a pole piece, the end 52 of which is in the vicinity and Im Abstand zur Membran 18 angeordnet ist. Der Polschuh umgibt den Kontakt 22 und weist in seinem Ende 52-eine Aussparung 34 β·β·η zufälliges Kontaktieren des Polschuhs mit dem Kontakt auf. Der umgebende Magnetkern 50 besteht aus einer Spulenwicklung }6 deren eines Führungsende 58 mit dem Körper 12 beispielsweise duroh VerDistance to the membrane 18 is arranged. The pole piece surrounds the contact 22 and in its end 52 has a recess 34 β · β · η that the pole piece comes into contact with the contact at random. The surrounding magnetic core 50 consists of a coil winding } 6 whose one leading end 58 with the body 12, for example duroh Ver eohweißen verbunden ist. Das andere Ende 40 der Wicklung 56 1steohweiß is connected. The other end 40 of the winding 56 1st

über einen Isolator 44 In der Wand 21 des Körpers 12 mit der Klemme 42 verbunden.Connected to the clamp 42 via an insulator 44 in the wall 21 of the body 12.

Mit den elektrischen Kontakten 28 und 42 der oben beschriebenen Kammer ist ein logischer Schaltkreis verbunden. Am Wider-A logic circuit is connected to electrical contacts 28 and 42 of the chamber described above. At the

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stand 50 liegt eine +^-Volt-Gleichspannung an und der Widerstand ist mit dem D-Eingang des Flip-Flop 52 vom D-Typ angeschlossen. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 32 ist mit einem sättigenden Trennverstärker 34 verbunden deasen Ausgang seinerseits mit der Klemme 42 verbunden ist.stood 50 a + ^ - volt DC voltage and the Resistor is connected to the D input of the D-type flip-flop 52. The Q output of flip-flop 32 is connected to a saturating isolation amplifier 34 dease Output is in turn connected to terminal 42.

Ein Flip-Flop vom D-Typ arbeitet eo, daß dae Eingangssignal an der Klemme D jedesmal am Ausgang an der Klemme Q reflektiert wird wenn ein Zeitmeßeingangssignal erfolgt. Erfolgt ein hohes (logisch 1) Eingangssignal dann erfolgt ein hohes (logisch 1) Ausgangssignal. Erfolgt ein niederesA D-type flip-flop operates so that the input signal at terminal D is output at terminal Q every time is reflected when a timing input is received. If there is a high (logic 1) input signal, there is a high (logic 1) output signal. If there is a lower one (logisch θ) Eingangssignal dann erfolgt ein niederes (logisch θ) Ausgangssignal.(logical θ) input signal then follows a low (logical θ) Output signal.

Das Stroboskopeingangssignal am Flip-Flop 32 ist ein Zeitmeßimpuls, der in der Zeichnung mit IO Stroboskop bezeichnetThe strobe input signal on the flip-flop 32 is a timing pulse, which in the drawing is labeled IO strobe ist, und der von einem Steuerschaltkreis 36 kommt. Der Zeitschaltimpuls vom Steuersohaltkreis stellt das Flip-Flop ein, woraus ein Ausgangssignal des Flip-Flops entsprechend dem an der D-Klemme angelegten Eingangssignales bei jedem Stroboskopimpuls resultiert. Die Zeitmeß- oder Stroboskopimpulse erfolgen alle paarand which comes from a control circuit 36. The timing pulse from the control circuit sets the flip-flop, from which an output signal of the flip-flop corresponding to the input signal applied to the D-terminal results for each strobe pulse. The timing or strobe pulses occur every couple

Mlkrosekunden in regelmäßigen, gesonderten Intervallen. BasMicroseconds at regular, separate intervals. Bas

Q-AusgangBsignal vom Flip-Flop wird an das Gatter 38 angelegt, dessen anderes Eingangssignal das an das Flip-Flop angelegte IO-Stroboskopeingangssignal ist. Das Ausgangssignal des Gatters,Q output B signal from flip-flop is applied to gate 38, whose other input signal is the IO strobe input signal applied to the flip-flop. The output of the gate,

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welches in der Zeichnung mit IO Bus bezeichnet ist, wird an den Steuerechaltkreis 56 angelegt.which is labeled IO bus in the drawing applied to the control circuit 56.

Im Betrieb ist die Membran 18 in Ruhestellung und Kontakt 20 kontaktiert den ortsfesten Kontakt 22, sofern ein Anlegen eines Druckes an den Eingang der Kammer vorausgegangen ist. Der Isolierhalter 24 ist federnd,um so wenig wie möglich der Kraft an den Kontakten auf die Membran zu übertragen. Ist zwischen den äußeren und Inneren Druckbedingungen der Kammer ein Druckunterschied vorhanden, erfolgt hierdurch eine Verschiebung oder Trennung des Membrankontakte· 20 vom ortsfesten Kontakt 22. Dies unterbricht oder öffnet eine elektrische Verbindung vom Widerstand 30 über die Klemme 28 die zwei Kontakte, die elektrisch leitfähige metallische Membran und den Körper 12, der zweokmäßigerweise geerdet ist. Dadurch wird die am Widerstand 50 anliegende +12-VoIt-Spannung an den D-Eingang des Flip-Flops 52 angelegt. Beim nächsten Anlegen eines Zeitmeßimpulses oder IO-Stroboekopeingangsimpulses am Flip-Flop erfolgt aus diesem +12-Volt-Eingangsimpuls (logisch 1) ein hoher Ausgangeimpuls des Flip-Flops an der Klemme Q. Dadurch erzeugt der Trennverstärker einen Ausgangeetrom an der Klemme 42,der ausreichend groB ist, um ein Erregen der Spule 36 zu bewirken. Die Erregung der Spule 36 erzeugt einen magnetischen FIuB durch das Kernende um die metallische Membran anzuziehen, die ihrerseits ein eventuelles Sohließen der Kontakte 20 und 22 bewirkt, woraufIn operation, the membrane 18 is in the rest position and contact 20 makes contact with the stationary contact 22, if one Applying pressure to the entrance of the chamber has preceded it. The insulating holder 24 is resilient, so little as possible to transmit the force at the contacts to the membrane. If there is a pressure differential between the external and internal pressure conditions of the chamber, it occurs this causes a displacement or separation of the membrane contact 20 from the stationary contact 22. This interrupts or opens an electrical connection from the resistor 30 via the terminal 28 the two contacts, the electrically conductive metallic membrane and the body 12, which is two-way grounded is. As a result, the +12 VoIt voltage present at resistor 50 is applied to the D input of flip-flop 52. At the The next time a timing pulse or IO strobe input pulse is applied to the flip-flop, this +12 volt input pulse (logic 1) results in a high output pulse from the flip-flop at terminal Q. This generates the isolating amplifier an output e-trom at terminal 42 that is sufficiently large to to cause coil 36 to be energized. The excitement of Coil 36 creates a magnetic flow through the core end to attract the metallic membrane, which in turn causes the contacts 20 and 22 to bottom out, whereupon

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die elektrische Verbindung mit der Erde über die Kontakte wiederhergestellt ist, eo daß am Flip-Flop eine Null-Spannung (logisch 0) anliegt. Bei dem folgenden Eingangeimpuls am Flip-Flop erfolgt daher ein Niederspannungs-Auegangeimpule. Damit erfolgt keine Erregung der Spule über den Verstärker 54. Die Kontakte bleiben während der folgenden Impulegabe geschlossen bis der Druckunterschied wiederum eine Verrückung des Membrankontaktes 20 am ortsfesten Kontakt 22 bewirkt. Daraufhin erfolgt der gleiche Ablauf wie eben beschrieben. Zusammenfassend wird die Spulenwicklung in gesonderten Zeitintervallen erregt und entregt.the electrical connection to earth via the contacts is restored, eo that a zero voltage (logic 0) is applied to the flip-flop. At the following input pulse on Flip-flop is therefore a low voltage Auegangeimpuls. This means that the coil is not energized via the amplifier 54. The contacts remain closed during the subsequent pulse application until the pressure difference is again shifted of the membrane contact 20 on the stationary contact 22 causes. The same procedure then takes place as just described. In summary, the coil winding is energized and de-energized at separate time intervals.

Die logische Information vom Flip-Flop 42 wird zusammengefaßt und am Gatter 58 angelegt, welches in der Zeichnung als NAND-Gatter dargestellt ist. Jedesmal wenn am Gatter ein Zeitmeßimpuls erzeugt wird, ist sein Ausgang entweder ein logisches Signal mit hoher Spannung oder niederer Spannung, wie duroh das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops bestimmt.The logical information from flip-flop 42 is summarized and applied to gate 58, which is shown in the drawing is shown as a NAND gate. Whenever a timing pulse is generated at the gate, its output is either on logic signal with high voltage or low voltage, as determined by the Q output signal of the flip-flop.

Das Verhältnis des Zeitintervalle mit offenen Kontakten verglichen zur Gesamtzeit,d.h. der Zeitabschnitt mit gesohloaseThe ratio of the time interval with open contacts compared to the total time, i.e. the period of time with Gesohoase nen Kontakten plus der Zeitabschnitt mit offenen Kontakten, wird als "Arbeitszyklus" bezeichnet, und gibt ein effektives HaS für den, an der Kammer anliegenden Fluiddruck. Der Steuerschaltkreia, üblicherweise ein Computer, umfaßt zweckmäßige Einrichtungen zur Vervendung der Arbaitszykluameaaung und/oder surcontacts plus the period with open contacts referred to as the "duty cycle", and is an effective HaS for the fluid pressure applied to the chamber. The control circuitry, usually a computer, includes appropriate devices for using the work cycle and / or sur

Sichtanzeige dieser Messung in Form von Benennungen des aufge-Visual display of this measurement in the form of names of the recorded

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23^0674 46 23 ^ 0674 46

nommenen Druckes. Einrichtungen und Schaltungen zur Verwendung einer derartigen Messung sind allgemein bekannt.taken pressure. Devices and circuits for use such a measurement are well known.

Das Speichern des Ausgangssignales rom Flip-Flop über eine gewisse Zeitdauer ergibt eine effektive Messung der mittleren Ausgangsspannung am Flip-Flop, die eine effektive Messung der mittleren Stromstärke ergibt, welche an die Spule 36 angelegt wurde, um immer dann, wenn eine Kontaktverrtickung erfolgte, die Kontakte wieder zu schließen. Der mittlere Spulenwicklungsstrom ist ein Maß für den aufgenommenen Druck.Storing the output signal rom flip-flop over a certain period of time results in an effective measurement of the mean output voltage at the flip-flop, which in an effective Measurement of the mean current strength which was applied to the coil 36, to whenever there is a contact entanglement took place to close the contacts again. The mean coil winding current is a measure of the absorbed Pressure.

Ee ist anzumerken, daß die Linearität der Membran für den Betrieb nicht wichtig ist. Weiterhin ist das Ausgangssignal des logischen Schaltkreises entweder ein Hochspannungeauegangssignal vom Flip-Flop oder ein Niederspannungsausgangssignal, wobei das Flip-Flop-Ausgangssignal nicht eine veränderbare Analogspannung ist,sondern eine zur digitalen Weiterbehandlung geeignete Rechteckwellenspannung.Ee it should be noted that the linearity of the membrane for the operation is not important. Furthermore, the output signal is of the logic circuit either a high voltage output signal from the flip-flop or a low voltage output signal, whereby the flip-flop output signal is not a variable analog voltage, but one for digital Further treatment suitable square wave voltage.

Weiterhin sollte angemerkt werden, daß sich die Membran niemals weit von ihrer Ruhe- oder neutralen Position entfernen kann, da sie sobald dies erfolgt, die Kontakte geöffnet werden, was ein Erregen der Spule und damit ein Schließen der Kontakte zur Folge hat. Deshalb sind die Steifigkeit und Linearität derIt should also be noted that the membrane never strays far from its rest or neutral position can, since as soon as this occurs, the contacts are opened, which energizes the coil and thus closes the contacts has the consequence. That is why the rigidity and linearity of the

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Membran keine Paktoren, die am Ausgang erscheinen. Die leichte Bewegung· rier Membran erhöht außerdem die Ansprechbarkeit des Meßfühlers. Der Steuerschaltkreis umfaßt üblicherweise ein digitales Niederfrequenzfilter um die digitalen Hoch- und Niederbedingunpen des Flip-Flops zu erzeugen. Die kürzerste Ansprechzeit wird dann erhalten, wenn ein derartiges Filter eine Zeitkonstante aufweist, die in der Nähe der Zeitkonstante des Spulenwicklungsschaltkreises liegt.Membrane no factors that appear at the exit. the slight movement of the membrane also increases responsiveness of the probe. The control circuit usually includes a digital low frequency filter around the digital high and low conditions of the flip-flop produce. The shortest response time is obtained when such a filter has a time constant those close to the time constant of the coil winding circuit lies.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer besonderen Ausführungsform beschrieben wurde ist sie auf diese nicht begrenzt, da für den Fachmann viele Modifikationen denkbar sind.Although the present invention has been described in terms of a particular embodiment, it is not limited to this limited, since many modifications are conceivable for those skilled in the art.

Beispielsweise können anstatt der Kontakte photoelektrische oder andere Bauteile verwendet werden, um die Verrückung der Membran aufzunehmen und die Spule zu erregen.For example, instead of the contacts, photoelectric or other components can be used to achieve the displacement the diaphragm and energize the coil.

Das Flip-Flop könnte im elektrischen Teil der Schaltung dadurch beseitigt werden, indem eine direkte Erregung der Spule verwendet würde. Ein derartiger Schaltkreis würde dann beispielsweise ein Analog-Niederfrequenzfilter verwenden, welches mit dem Ausgang des Flip-Flops zur Erzeugung eines Analog-Ausgangssignals verbunden wäre. Natürlich würde eineThe flip-flop could be eliminated by energizing the electrical part of the circuit directly Coil would be used. Such a circuit would then use, for example, an analog low-frequency filter, which would be connected to the output of the flip-flop to generate an analog output signal. Of course one would

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derartige Schaltung keine direkte Digitalbildung des Ausgangssignals, wie bei der beschriebenen Ausführunf.sform erzeugen.Such a circuit does not directly digitalize the output signal, as in the embodiment described produce.

Der zu messende Druck kann auch geringer als der Umgebungsdruck sein (ein Vakuum). In diesem Fall wäre die Spule und der ortsfeste Kontakt anstatt wie dargestellt innen an der Außenseite der Kammer anzuordnen. Deshalb ist davon auszugehen, daß bei derartigen Fällen der Kammerdruck sowohl ein Vakuum als auch einen Druck größer als der Umgebungedruck umfaßt. Da der Meßfühler einen Druckunterschied zwischen Innen-und Außendruck mißt, gibt es weiterhin keinen Grund dafür, daß die Außenseite nur mit Umgebungsdruck beaufschlagt werden kann. Eine große Kammer könnte die Kammer 10 beherbergen um einen Bezugsdruck darzustellen, im Bezug zu dem der Innendruck aufgenommen und gemessen wird. Andere Veränderungen könnten die Form der Membran und die Anordnung der Kontakte betreffen.The pressure to be measured can also be less than the ambient pressure (a vacuum). In this case it would be Coil and the stationary contact instead of being arranged on the inside on the outside of the chamber as shown. Therefore assume that in such cases the chamber pressure is both a vacuum and a pressure greater than the ambient pressure includes. Since the sensor measures a pressure difference between internal and external pressure, there is still none Reason for the fact that the outside can only be exposed to ambient pressure. A large chamber could be chamber 10 to display a reference pressure in relation to which the internal pressure is recorded and measured. Other changes could affect the shape of the membrane and the arrangement of the contacts.

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Claims

PatentansprücheClaims

\ 1. J Vorrichtung zum Aufnehmen eines Pluiddruckee \ 1. J Device for taking up a pluid print und Messen des aufgenommenen Druckes, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kammer (1O) mit einer Eingangsöffnung (14) zum Anlegen des zu erfassenden Flüssigkeits-5 druckes versehen ist, die Kammer (1O) eine dehnbare Wandmembran (18) mit Elementen zum Erfassen der Membranverruckung aus einer Ausgangsposition aufweist, und eine Einrichtung zum Ausüben einer Kraft auf die Membran (18) vorgesehen ist, um diese, wenn der Kammerdruck eine Membranverruckung bewirkt hat, wieder in 10 ihre Ausgangsposition zu bringen, und Abstellen dieser Kraft, wenn die Membran (18) in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt ist, wobei die Anlegezeitdauer der Kraft verglichen mit der Zeit-and measuring the pressure recorded, characterized in that a chamber (10) is provided with an inlet opening (14) for applying the liquid pressure to be detected, the chamber (10) an expandable wall membrane (18) with elements for detecting the diaphragm displacement from an initial position, and a device for exercising a force on the membrane (18) is provided to this when the chamber pressure has caused the diaphragm to move back into its starting position, and this force is switched off, when the diaphragm (18) has returned to its original position where the duration of the application of the force compared to the time

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 030 448 (BU 200 800 00) POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200(BLZ 200 100 20) - TELEGRAMM: SPECHTZIESBANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 030 448 (BU 200 800 00) POST CHECK: HAMBURG 147607-200 (BLZ 200 100 20) - TELEGRAM: SPECHTZIES

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dauer des Anlegens und dem Zeitintervall zwischen dem Anlegen ein Maß für den aufgenommenen Druck ist.duration of application and the time interval between application is a measure of the pressure recorded.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente zum Erfassen der Membran-2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elements for detecting the membrane verrückung zusammenwirkende elektrische Kontakte (20, 22) aufweisen.have displacement cooperating electrical contacts (20, 22).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die kraftausübende Einrichtung eine Spule (36) aufweist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the force-exerting device a Has coil (36).

4· Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die kraftausübende Einrichtung eine Spule (36) aufweist und die Elemente zum Erfassen der Membranverrüokung die Spule (36) erregen, wenn die Membran (18) infolge des Kammerdruckes verrückt ist, um diese in ihre Aus-4 · Device according to claim 1, characterized in that the force-exerting device is a Has coil (36) and the elements for detecting the diaphragm fouling excite the coil (36) when the diaphragm (18) is displaced as a result of the chamber pressure in order to bring it into its position. gangsposition zurückzubringen und die Spule (36) entregen,return the starting position and de-energize the coil (36), wenn die Membran (18) in ihre Ausgangsposition zurückgekehrt iet.when the diaphragm (18) has returned to its original position.

5. Vorrichtung zum Aufnehmen eines Fluiddruckes und Erzeugen eines digitalen logischen Signals, dessen Arbeitszyklus ein Maß für den aufgenommenen Fluiddruck ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer (10) mit einer5. Device for taking up a fluid pressure and Thereby generating a digital logic signal, the duty cycle of which is a measure of the fluid pressure consumed characterized in that a chamber (10) with a

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Inlet opening (14) for applying the liquid pressure to be detected is provided, the chamber (1O) has an expandable wall membrane (18) with an electrical contact (20), a coil (36) is provided with a stationary contact (22) on which the membrane contact (20) is in the starting position the membrane (18) rests and towards which it is moving, when the coil (36) is energized, the chamber pressure causing the contacts to become disengaged (20, 22) causes logical components to be connected to the stationary contact (22) of the winding of the coil (36), and a timing device is connected to the logic components so that the logic components at regular time intervals record the presence of contact between the membrane (20) and the stationary contact (22), wherein a existing electrical contact generates a first logical output signal on the logical components, the interruption of the contact due to a chamber pressure, a second logical output signal is generated at the logical components around the coil winding to excite and to cause the contacts (20, 22) to close, the ratio of the first logical output signal a variable duty cycle measurement of the total output recorded pressure.

6. Apparatus according to claim 5 1, characterized in that the wall membrane (18) is electrically conductive and is grounded on the housing (12) of the chamber (1O).

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7. Apparatus according to claim 5 »characterized in that one end of the coil winding (36) on the Housing (12) of the chamber (1O) is grounded.

8. The device according to claim 5 »characterized by g e k e η η, that the wall membrane (13) is electrically conductive, the fixed contact (22) is attached within the chamber (1O) and the coil winding · (36) is arranged in a stationary manner within the chamber (1O) and isolated from the stationary contact is.

9. Apparatus according to claim 5 »characterized in that the logic components are a flip-flop (52) have the D-type, which is connected to a second logic voltage when the membrane (20) and the stationary Contact (22) are separated and with a first logic voltage is connected via the contacts (20, 22) when these are closed.

10. The device according to claim 9 »characterized in that a saturating separation amplifier (54) for Receipt of the output signal from the flip-flop (52) and application of an excitation current to the coil winding (36) is provided.

11. The device according to claim 9 »characterized in that with the output (Q) of the flip-flop (52)

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an averaging component is connected to increase the average duty cycle of the flip-flop output form.

12. The device according to claim 11, characterized in that the time measuring device has a time measuring pulse and the component forming a mean value is a digital filter with a gate (58) for receiving the output signal from the flip-flop (52) and the timing pulse.

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